JPWO2017159738A1 - Non-tempered steel bar - Google Patents

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    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires

Abstract

熱間鍛造後にベイナイトが生成しても優れたクラッキング性が得られる非調質棒鋼を提供する。本実施形態による非調質棒鋼は、質量%で、C:0.39〜0.55%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.50〜1.50%、P:0.010〜0.100%、S:0.04〜0.13%、Cr:0.05〜0.50%、V:0.05〜0.40%、Ti:0.15〜0.25%、Al:0.005〜0.050%、N:0.002〜0.020%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有し、鋼中の20μm以上の円相当径を有するTiNの数密度が0.3〜4.0個/mm2である。0.60≦C+0.2Mn+0.25Cr+0.75V+0.81Mo≦1.00 (1)ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。Provided is a non-tempered steel bar that provides excellent cracking properties even if bainite is generated after hot forging. The non-tempered steel bar according to the present embodiment is mass%, C: 0.39 to 0.55%, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.50 to 1.50%, P: 0. 0.010 to 0.100%, S: 0.04 to 0.13%, Cr: 0.05 to 0.50%, V: 0.05 to 0.40%, Ti: 0.15 to 0.25 %, Al: 0.005 to 0.050%, N: 0.002 to 0.020%, the balance is composed of Fe and impurities, and has a chemical composition satisfying the formula (1). The number density of TiN having a circle-equivalent diameter of 20 μm or more is 0.3 to 4.0 pieces / mm 2. 0.60 ≦ C + 0.2Mn + 0.25Cr + 0.75V + 0.81Mo ≦ 1.00 (1) Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted into the element symbol in the formula (1).

Description

本発明は、棒鋼に関し、さらに詳しくは、非調質の熱間鍛造品に用いられる棒鋼(以下、非調質棒鋼という)に関する。   The present invention relates to a steel bar, and more particularly to a steel bar (hereinafter referred to as a non-heat treated steel bar) used for a non-heat treated hot forged product.

自動車エンジン等に用いられるコネクティングロッド(以下、コンロッドという)は、ピストンとクランクシャフトとを連結するエンジン部品であり、爆発によるピストンの往復運動をクランクの回転運動に変換する。   A connecting rod (hereinafter referred to as a connecting rod) used in an automobile engine or the like is an engine component that connects a piston and a crankshaft, and converts a reciprocating motion of the piston due to an explosion into a rotational motion of the crank.

図1は従来のコンロッドの正面図である。図1に示すとおり、従来のコンロッド1は、大端部100と、棹部200と、小端部300とを含む。棹部200の一端に大端部100が配置され、棹部200の他端に小端部300が配置される。大端部100はクランクピンに連結される。小端部300はピストンに連結される。   FIG. 1 is a front view of a conventional connecting rod. As shown in FIG. 1, the conventional connecting rod 1 includes a large end portion 100, a flange portion 200, and a small end portion 300. The large end portion 100 is disposed at one end of the flange portion 200, and the small end portion 300 is disposed at the other end of the flange portion 200. The large end 100 is connected to the crankpin. The small end 300 is connected to the piston.

従来のコンロッド1は2つの部品(キャップ2及びロッド3)を備える。これらの部品は通常、熱間鍛造により製造される。キャップ2及びロッド3の一端部が大端部100に相当する。ロッド3の一端部以外の他の部分が、棹部200及び小端部300に相当する。大端部100及び小端部300は切削して形成される。そのため、コンロッド1には高い被削性が求められる。   A conventional connecting rod 1 includes two parts (a cap 2 and a rod 3). These parts are usually manufactured by hot forging. One end portions of the cap 2 and the rod 3 correspond to the large end portion 100. Other parts than the one end of the rod 3 correspond to the flange 200 and the small end 300. The large end portion 100 and the small end portion 300 are formed by cutting. For this reason, the connecting rod 1 is required to have high machinability.

コンロッド1は、エンジン動作時に周辺部材からの荷重を受ける。最近ではさらに、省燃費化のために、コンロッド1の小型化及びシリンダ内の筒内圧力向上が求められている。そのため、コンロッド1には、棹部200を細くしても、ピストンから伝わる爆発荷重に対応可能な優れた降伏強度が求められている。さらに、コンロッドには、繰り返しの圧縮荷重及び引張荷重がかかるため、優れた疲労強度も求められる。   The connecting rod 1 receives a load from peripheral members during engine operation. Recently, in order to further reduce fuel consumption, downsizing of the connecting rod 1 and improvement of in-cylinder pressure in the cylinder are required. Therefore, the connecting rod 1 is required to have an excellent yield strength that can cope with an explosion load transmitted from the piston even if the collar portion 200 is made thin. Furthermore, since the compressive load and the tensile load are repeatedly applied to the connecting rod, excellent fatigue strength is also required.

また、近年、省エネルギー及び低コスト化の観点から、調質処理(焼入れ及び焼戻し)を省略した非調質コンロッドが採用されはじめている。したがって、熱間鍛造後、調質処理をしなくても、十分な降伏強度、疲労強度及び被削性が得られる非調質鋼が求められている。   In recent years, from the viewpoint of energy saving and cost reduction, non-tempered connecting rods in which tempering treatment (quenching and tempering) is omitted have begun to be adopted. Therefore, there is a demand for non-tempered steel that can provide sufficient yield strength, fatigue strength, and machinability without performing tempering after hot forging.

ところで、従来のコンロッド1は、上記のとおりキャップ2とロッド3とが別々に製造される。そのため、キャップ2とロッド3との位置決めのために、ノックピン加工工程が実施される。さらに、キャップ2とロッド3との合わせ面に対して切削加工工程が実施される。そこで、これらの工程を省略可能なクラッキングコンロッドが普及し始めている。   By the way, as for the conventional connecting rod 1, the cap 2 and the rod 3 are manufactured separately as mentioned above. Therefore, a knock pin processing step is performed for positioning the cap 2 and the rod 3. Further, a cutting process is performed on the mating surface of the cap 2 and the rod 3. Therefore, cracking connecting rods that can omit these steps are beginning to spread.

クラッキングコンロッドでは、コンロッドを一体成型した後、大端部100の孔に治具を挿入し、応力を負荷して大端部を破断して、2つの部品(キャップ2及びロッド3に相当)に分割する。そして、クランクシャフトに取り付けるときに分割された2つの部品を結合する。大端部100の破断面が変形のない脆性破面であれば、キャップ2及びロッド3の破断面を合わせ、ボルトで連結することができる。したがってこの場合、ノックピン加工工程及び切削加工工程が省略される。その結果、製造コストが下がる。   In the cracking connecting rod, after integrally forming the connecting rod, a jig is inserted into the hole of the large end portion 100, and the large end portion is broken by applying a stress to form two parts (corresponding to the cap 2 and the rod 3). To divide. Then, the two parts divided when attached to the crankshaft are joined. If the fracture surface of the large end 100 is a brittle fracture surface without deformation, the fracture surfaces of the cap 2 and the rod 3 can be combined and connected with bolts. Therefore, in this case, the knock pin machining process and the cutting process are omitted. As a result, the manufacturing cost is reduced.

しかしながら、クラッキングコンロッドを量産する場合、熱間鍛造工程において、加熱炉の温度ばらつきや加工発熱などにより、熱間鍛造品(クラッキングコンロッド)内に部分的にベイナイトが生じる場合がある。この場合、クラッキング性が低下する。具体的には、ベイナイトの靭性は高いため、熱間鍛造品内にベイナイトが存在すれば、クラッキング後の破断面に延性破面が生じやすくなる。延性破面が生じた場合、大端部が塑性変形していることになる。そのため、破断面を合わせてもきれいに整合せず、図1中の大端部100の内径Dが所望の数値からずれる。その結果、クランク連結部(大端部)で片当たりが生じ、自動車走行時の振動や騒音の原因となる場合がある。   However, when mass producing cracking connecting rods, in the hot forging process, bainite may be partially generated in the hot forging product (cracking connecting rod) due to temperature variation of the heating furnace or processing heat generation. In this case, cracking properties are reduced. Specifically, since the toughness of bainite is high, if bainite is present in a hot forged product, a ductile fracture surface is likely to occur on the fracture surface after cracking. When a ductile fracture surface occurs, the large end portion is plastically deformed. Therefore, even if the fractured surfaces are matched, they are not perfectly aligned, and the inner diameter D of the large end portion 100 in FIG. 1 deviates from a desired numerical value. As a result, the crank connection portion (large end portion) is caused to come into contact with one another, which may cause vibration and noise when the vehicle is running.

特開2004−277817号公報(特許文献1)、特開2011−195862号公報(特許文献2)、及び、国際公開第2009/107282号(特許文献3)は、クラッキング性の高い鋼を提案する。   JP 2004-277817 A (Patent Document 1), JP 2011-195862 A (Patent Document 2), and International Publication No. 2009/107282 (Patent Document 3) propose steel with high cracking properties. .

特許文献1に開示された破断分離用の高強度非調質鋼は、重量%でC:0.2〜0.6%、Si:0.1〜2%、Mn:0.1〜1.5%、S:0.03〜0.2%、P:0.02〜0.15%、Cu:0.03〜1%、Ni:0.03〜1%、Cr:0.05〜1%、V:0.02〜0.4%、Ti:0.01〜0.8%、s−Al:0.005〜0.045%、N:0.008〜0.035%、残部不可避的不純物及びFeから成る組成であり、組織はフェライトパーライト組織である。鋼中のTiN介在物の最大直径が5μm以上且つその量が数密度で5個/mm以上である。この文献では、上記TiNにより、破断面に適度な凹凸が形成され、結合面での横滑りを抑制できる、と記載されている。The high strength non-tempered steel for fracture separation disclosed in Patent Document 1 is C: 0.2-0.6%, Si: 0.1-2%, Mn: 0.1-1. 5%, S: 0.03-0.2%, P: 0.02-0.15%, Cu: 0.03-1%, Ni: 0.03-1%, Cr: 0.05-1 %, V: 0.02-0.4%, Ti: 0.01-0.8%, s-Al: 0.005-0.045%, N: 0.008-0.035%, the balance is inevitable The composition is composed of mechanical impurities and Fe, and the structure is a ferrite pearlite structure. The maximum diameter of TiN inclusions in the steel is 5 μm or more, and the amount is 5 / mm 2 or more in number density. In this document, it is described that moderate unevenness is formed on the fracture surface by the TiN, and the side slip on the bonding surface can be suppressed.

特許文献2に開示された熱間鍛造用非調質鋼は、質量%でC:0.35〜0.55%、Si:0.15〜0.40%、Mn:0.50〜1.00%、P:0.100%以下、S:0.040〜0.100%、Cr:1.00%以下、V:0.20〜0.50%、Ca:0.0005〜0.0100%、N:0.0150%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よりなり、2Mn+5Mo+Cr≦3.1であり、C+Si/5+Mn/10+10P+5V≧1.8であり、Ceq=C+Si/7+Mn/5+Cr/9+Vが0.90〜1.10である。さらに、硬さがHV330以上であり、降伏比が0.73以上であり、組織が、ベイナイトが10%以下のフェライト・パーライト組織である。この文献では、2Mn+5Mo+Cr≦3.1を満たすことによりベイナイトの生成を抑制し、C+Si/5+Mn/10+10P+5V≧1.8を満たすことにより優れたクラッキング性が得られる、と記載されている。   Non-heat treated steel for hot forging disclosed in Patent Document 2 is C: 0.35-0.55%, Si: 0.15-0.40%, Mn: 0.50-1. 00%, P: 0.100% or less, S: 0.040 to 0.100%, Cr: 1.00% or less, V: 0.20 to 0.50%, Ca: 0.0005 to 0.0100 %, N: 0.0150% or less, the balance being Fe and inevitable impurities, 2Mn + 5Mo + Cr ≦ 3.1, C + Si / 5 + Mn / 10 + 10P + 5V ≧ 1.8, and Ceq = C + Si / 7 + Mn / 5 + Cr / 9 + V is 0.90 to 1.10. Furthermore, the hardness is HV330 or more, the yield ratio is 0.73 or more, and the structure is a ferrite pearlite structure having bainite of 10% or less. This document describes that the formation of bainite is suppressed by satisfying 2Mn + 5Mo + Cr ≦ 3.1, and that excellent cracking properties can be obtained by satisfying C + Si / 5 + Mn / 10 + 10P + 5V ≧ 1.8.

特許文献3に開示された熱間鍛造用非調質鋼は、質量%で、C:0.35%超〜0.60%、Si:0.50〜2.50%、Mn:0.20〜2.00%、P:0.010〜0.150%、S:0.040〜0.150%、V:0.10〜0.50%、Zr:0.0005〜0.0050%、Ca:0.0005〜0.0050%、N:0.0020〜0.0200%を含有し、Al:0.010%未満に制限し、残部が実質的にFe及び不可避的不純物よりなり、幅1μm以上のMnS系介在物の全MnS系介在物に対する存在個数の割合が10%以下(0%を含む)であり、MnS系介在物の平均アスペクト比が10以下である。ベイナイト組織分率が3%以下(0%を含む)であり、残部組織がフェライト・パーライト組織である。さらに、この文献では、MnS系介在物を多量、微細に分散させることにより、破断分離性を高める、と記載されている。   The non-heat treated steel for hot forging disclosed in Patent Document 3 is mass%, C: more than 0.35% to 0.60%, Si: 0.50 to 2.50%, Mn: 0.20. -2.00%, P: 0.010-0.150%, S: 0.040-0.150%, V: 0.10-0.50%, Zr: 0.0005-0.0050%, Ca: 0.0005 to 0.0050%, N: 0.0020 to 0.0200%, Al: limited to less than 0.010%, the balance is substantially made of Fe and inevitable impurities, width The ratio of the number of MnS inclusions of 1 μm or more to the total MnS inclusions is 10% or less (including 0%), and the average aspect ratio of MnS inclusions is 10 or less. The bainite structure fraction is 3% or less (including 0%), and the remaining structure is a ferrite pearlite structure. Furthermore, in this document, it is described that the break separation property is improved by finely dispersing a large amount of MnS inclusions.

特開2004−277817号公報JP 2004-277817 A 特開2011−195862号公報JP 2011-195862 A 国際公開第2009/107282号International Publication No. 2009/107282

しかしながら、特許文献1では、熱間鍛造品中にベイナイトが生成した場合に破断面に延性破面が生じ、大端部の内径が変形してクラッキング性が低下する場合があり得る。   However, in Patent Document 1, when bainite is generated in a hot forged product, a ductile fracture surface may be generated on the fracture surface, and the inner diameter of the large end portion may be deformed to reduce cracking properties.

特許文献2では、熱間鍛造品中でのベイナイトの生成をある程度許容する。しかしながら、特許文献2の鋼の場合、破断面に延性破面が生じ、クラッキング性が低下する場合があり得る。   In patent document 2, the production | generation of bainite in a hot forging product is permitted to some extent. However, in the case of the steel of Patent Document 2, a ductile fracture surface is generated on the fracture surface, and cracking properties may be reduced.

特許文献3では、熱間鍛造品のミクロ組織が主としてフェライト及びパーライトからなることを前提としている。そのため、熱間鍛造品にベイナイトが生成した場合、クラッキング性が低下する場合があり得る。   In Patent Document 3, it is assumed that the microstructure of the hot forged product is mainly composed of ferrite and pearlite. Therefore, when bainite is generated in a hot forged product, cracking properties may be deteriorated.

本発明の目的は、高い被削性、降伏強度及び疲労強度を有し、さらに、熱間鍛造後にベイナイトが生成しても優れたクラッキング性が得られる非調質棒鋼を提供することである。   An object of the present invention is to provide a non-tempered steel bar which has high machinability, yield strength and fatigue strength, and can obtain excellent cracking properties even if bainite is generated after hot forging.

本実施形態による非調質棒鋼は、質量%で、C:0.39〜0.55%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.50〜1.50%、P:0.010〜0.100%、S:0.040〜0.130%、Cr:0.05〜0.50%、V:0.05〜0.40%、Ti:0.15〜0.25%、Al:0.005〜0.050%、N:0.002〜0.020%、Cu:0〜0.40%、Ni:0〜0.30%、Mo:0〜0.10%、Pb:0〜0.30%、Te:0〜0.3000%、Ca:0〜0.0100%、及び、Bi:0〜0.3000%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有し、鋼中の20μm以上の円相当径を有するTiNの数密度が0.3〜4.0個/mmである。
0.60≦C+0.2Mn+0.25Cr+0.75V+0.81Mo≦1.00 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The non-tempered steel bar according to the present embodiment is mass%, C: 0.39 to 0.55%, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.50 to 1.50%, P: 0. 0.010 to 0.100%, S: 0.040 to 0.130%, Cr: 0.05 to 0.50%, V: 0.05 to 0.40%, Ti: 0.15 to 0.25 %, Al: 0.005 to 0.050%, N: 0.002 to 0.020%, Cu: 0 to 0.40%, Ni: 0 to 0.30%, Mo: 0 to 0.10% Pb: 0 to 0.30%, Te: 0 to 0.3000%, Ca: 0 to 0.0100%, and Bi: 0 to 0.3000%, the balance being Fe and impurities, The number density of TiN having a chemical composition satisfying the formula (1) and having a circle-equivalent diameter of 20 μm or more in steel is 0.3 to 4.0 pieces / mm 2 .
0.60 ≦ C + 0.2Mn + 0.25Cr + 0.75V + 0.81Mo ≦ 1.00 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).

本実施形態による非調質棒鋼は、高い被削性、降伏強度及び疲労強度を有し、さらに、熱間鍛造後にベイナイトが生成しても優れたクラッキング性が得られる。   The non-heat treated steel bar according to the present embodiment has high machinability, yield strength and fatigue strength, and excellent cracking properties can be obtained even if bainite is generated after hot forging.

図1は、従来のコネクティングロッドの正面図である。FIG. 1 is a front view of a conventional connecting rod. 図2Aは、実施例におけるクラッキング性評価試験で用いた試験片の平面図である。FIG. 2A is a plan view of a test piece used in a cracking property evaluation test in Examples. 図2Bは、図2Aに示した試験片の断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view of the test piece shown in FIG. 2A. 図2Cは、図2Aの試験片を破断分離した状態を示す試験片の平面図である。FIG. 2C is a plan view of the test piece showing a state in which the test piece of FIG. 2A is broken and separated. 図2Dは、図2Cの試験片をボルトで締結した状態を示す試験片の平面図である。FIG. 2D is a plan view of the test piece showing a state in which the test piece of FIG. 2C is fastened with a bolt.

本発明者らは、非調質棒鋼の熱間鍛造後の強度(降伏強度及び疲労強度)、被削性、及び、クラッキング性について調査及び検討を行った。その結果、本発明者らは次の知見を得た。   The present inventors investigated and examined the strength (yield strength and fatigue strength), machinability, and crackability after hot forging of non-tempered steel bars. As a result, the present inventors obtained the following knowledge.

(1)降伏強度及び疲労強度と、被削性とは相反する機械特性である。化学成分を適正に調整できれば、これらの機械特性の両立が可能である。   (1) Yield strength, fatigue strength, and machinability are contradictory mechanical properties. If the chemical components can be adjusted appropriately, these mechanical properties can be achieved.

fn1=C+0.2Mn+0.25Cr+0.75V+0.81Moと定義する。fn1は降伏強度の指標であり、降伏強度と正の相関を示す。fn1が0.60未満であれば、鋼の降伏強度が低すぎる。fn1が1.00よりも高ければ、鋼の引張強度が高くなりすぎ、鋼の被削性が低下する。fn1が0.60〜1.00であれば、優れた降伏強度及び被削性が得られる。   It is defined as fn1 = C + 0.2Mn + 0.25Cr + 0.75V + 0.81Mo. fn1 is an index of yield strength and shows a positive correlation with the yield strength. If fn1 is less than 0.60, the yield strength of steel is too low. If fn1 is higher than 1.00, the tensile strength of the steel becomes too high, and the machinability of the steel decreases. If fn1 is 0.60 to 1.00, excellent yield strength and machinability can be obtained.

(2)熱間鍛造品のミクロ組織にベイナイトが生成しても、粗大なTiNの数密度を適切な範囲内とすることにより、熱間加工性を維持しつつ、優れたクラッキング性が得られる。   (2) Even if bainite is generated in the microstructure of a hot forged product, excellent cracking properties can be obtained while maintaining hot workability by keeping the number density of coarse TiN within an appropriate range. .

連続鋳造による溶鋼の凝固過程において、TiはTi窒化物(TiN)、Ti硫化物及びTi炭硫化物を形成する。このうち、TiNは熱間鍛造前の加熱工程においても固溶せずに残存する。したがって、このようなTiNは、熱間鍛造品内にも残存する。残存したTiNはクラッキング時に複数箇所で破壊の起点となり、TiNとマトリクスの界面で鋭い初期亀裂が発生する。鋭い亀裂の先端は塑性拘束が強い状態となるため、脆性破壊が生じやすくなる。初期亀裂から脆性的に進展した亀裂が隣り合うTiNから生じた亀裂と結合することにより、脆性破面が得られる。したがって、靭性の高いベイナイトが含まれるミクロ組織においても、TiNによって上記初期亀裂を生成することにより、脆性的な亀裂進展を生じ、破断面が脆性破面となり、延性破面が抑制される。その結果、優れたクラッキング性が得られる。   In the solidification process of the molten steel by continuous casting, Ti forms Ti nitride (TiN), Ti sulfide and Ti carbon sulfide. Among these, TiN remains without being dissolved in the heating step before hot forging. Therefore, such TiN remains in the hot forged product. The remaining TiN becomes a starting point of fracture at a plurality of locations during cracking, and a sharp initial crack is generated at the interface between TiN and the matrix. Since the tip of a sharp crack is in a state of strong plastic restraint, brittle fracture is likely to occur. A brittle fracture surface is obtained by combining a crack that has developed brittlely from an initial crack with a crack that has occurred from adjacent TiN. Therefore, even in a microstructure containing bainite having high toughness, the above-described initial crack is generated by TiN, thereby causing brittle crack growth, the fracture surface becomes a brittle fracture surface, and the ductile fracture surface is suppressed. As a result, excellent cracking properties can be obtained.

このような効果を得るには、サイズの大きなTiNが多い方が好ましい。具体的には、円相当径で20μm以上のTiN(以下、粗大TiNという)の数密度が0.3個/mm未満であれば、十分なクラッキング性が得られない。一方、粗大TiNの数密度が4.0個/mmを超えれば、優れたクラッキング性は得られるものの、熱間加工性が低下する。粗大TiNの数密度が0.3〜4.0個/mmであれば、熱間鍛造によりベイナイトが生じても、熱間加工性を維持しつつ、優れたクラッキング性が得られる。In order to obtain such an effect, a larger amount of TiN is preferable. Specifically, if the number density of TiN having an equivalent circle diameter of 20 μm or more (hereinafter referred to as coarse TiN) is less than 0.3 / mm 2 , sufficient cracking properties cannot be obtained. On the other hand, if the number density of coarse TiN exceeds 4.0 pieces / mm 2 , excellent cracking properties can be obtained, but hot workability decreases. If the number density of coarse TiN is 0.3 to 4.0 pieces / mm 2 , excellent cracking properties can be obtained while maintaining hot workability even when bainite is generated by hot forging.

以上の知見により完成した本実施形態の非調質棒鋼は、質量%で、C:0.39〜0.55%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.50〜1.50%、P:0.010〜0.100%、S:0.040〜0.130%、Cr:0.05〜0.50%、V:0.05〜0.40%、Ti:0.15〜0.25%、Al:0.005〜0.050%、N:0.002〜0.020%、Cu:0〜0.40%、Ni:0〜0.30%、Mo:0〜0.10%、Pb:0〜0.30%、Te:0〜0.3000%、Ca:0〜0.0100%、及び、Bi:0〜0.3000%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有し、鋼中の20μm以上の円相当径を有するTiNの数密度が0.3〜4.0個/mmである。
0.60≦C+0.2Mn+0.25Cr+0.75V+0.81Mo≦1.00 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The non-tempered steel bar of this embodiment completed by the above knowledge is mass%, C: 0.39-0.55%, Si: 0.10-1.00%, Mn: 0.50-1. 50%, P: 0.010 to 0.100%, S: 0.040 to 0.130%, Cr: 0.05 to 0.50%, V: 0.05 to 0.40%, Ti: 0 15 to 0.25%, Al: 0.005 to 0.050%, N: 0.002 to 0.020%, Cu: 0 to 0.40%, Ni: 0 to 0.30%, Mo: 0 to 0.10%, Pb: 0 to 0.30%, Te: 0 to 0.3000%, Ca: 0 to 0.0100%, and Bi: 0 to 0.3000%, the balance being Fe and impurities, having a chemical composition satisfying the formula (1), the number density of TiN having 20μm or more circle-equivalent diameter in the steel 0.3 to 4.0 pieces / mm 2 A.
0.60 ≦ C + 0.2Mn + 0.25Cr + 0.75V + 0.81Mo ≦ 1.00 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).

上記化学組成は、Cu:0.01〜0.40%、Ni:0.01〜0.30%、及び、Mo:0.01〜0.10%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。上記化学組成は、Pb:0.05〜0.30%、Te:0.0003〜0.3000%、Ca:0.0003〜0.0100%、及び、Bi:0.0003〜0.3000%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition is one or two selected from the group consisting of Cu: 0.01 to 0.40%, Ni: 0.01 to 0.30%, and Mo: 0.01 to 0.10%. It may contain seeds or more. The chemical composition is Pb: 0.05 to 0.30%, Te: 0.0003 to 0.3000%, Ca: 0.0003 to 0.0100%, and Bi: 0.0003 to 0.3000%. You may contain 1 type, or 2 or more types selected from the group which consists of.

以下、本実施形態の非調質棒鋼について詳しく説明する。各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Hereinafter, the non-heat treated steel bar of this embodiment will be described in detail. “%” Of the content of each element means “mass%”.

[化学組成]
本実施形態による非調質棒鋼の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the non-tempered steel bar according to the present embodiment contains the following elements.

C:0.39〜0.55%
炭素(C)は、鋼の降伏強度及び疲労強度を高める。C含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、被削性が低下する。したがって、C含有量は0.39〜0.55%である。C含有量の好ましい下限は0.40%であり、さらに好ましくは0.41%であり、さらに好ましくは0.42%である。C含有量の好ましい上限は0.54%であり、さらに好ましくは0.53%であり、さらに好ましくは0.52%である。
C: 0.39 to 0.55%
Carbon (C) increases the yield strength and fatigue strength of steel. If the C content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the C content is too high, the machinability decreases. Therefore, the C content is 0.39 to 0.55%. The minimum with preferable C content is 0.40%, More preferably, it is 0.41%, More preferably, it is 0.42%. The upper limit with preferable C content is 0.54%, More preferably, it is 0.53%, More preferably, it is 0.52%.

Si:0.10〜1.00%
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。Siはさらに、鋼に固溶して鋼の疲労強度を高める。Si含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、上記効果は飽和する。Si含有量が高すぎればさらに、鋼の熱間加工性が低下し、棒鋼の製造コストも高くなる。したがって、Si含有量は0.10〜1.00%である。Si含有量の好ましい下限は0.11%であり、さらに好ましくは0.12%であり、さらに好ましくは0.15%である。Si含有量の好ましい上限は0.99%であり、さらに好ましくは0.95%であり、さらに好ましくは0.90%であり、さらに好ましくは0.89%である。
Si: 0.10 to 1.00%
Silicon (Si) deoxidizes steel. Si further dissolves in the steel to increase the fatigue strength of the steel. If the Si content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Si content is too high, the above effect is saturated. If the Si content is too high, the hot workability of the steel further decreases, and the manufacturing cost of the steel bar increases. Therefore, the Si content is 0.10 to 1.00%. The minimum with preferable Si content is 0.11%, More preferably, it is 0.12%, More preferably, it is 0.15%. The upper limit with preferable Si content is 0.99%, More preferably, it is 0.95%, More preferably, it is 0.90%, More preferably, it is 0.89%.

Mn:0.50〜1.50%
マンガン(Mn)は、鋼を脱酸する。Mnはさらに、鋼の降伏強度及び疲労強度を高める。Mn含有量が低すぎれば、これらの効果は得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Mn含有量は0.50〜1.50%である。Mn含有量の好ましい下限は0.51%であり、さらに好ましくは0.55%であり、さらに好ましくは0.60%である。Mn含有量の好ましい上限は1.49%であり、さらに好ましくは1.45%であり、さらに好ましくは1.40%である。
Mn: 0.50 to 1.50%
Manganese (Mn) deoxidizes steel. Mn further increases the yield strength and fatigue strength of the steel. If the Mn content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, the hot workability of the steel decreases. Therefore, the Mn content is 0.50 to 1.50%. The minimum with preferable Mn content is 0.51%, More preferably, it is 0.55%, More preferably, it is 0.60%. The upper limit with preferable Mn content is 1.49%, More preferably, it is 1.45%, More preferably, it is 1.40%.

P:0.010〜0.100%
燐(P)は、粒界に偏析して鋼を脆化する。そのため、破断分割後のクラッキングコンロッドの破面は脆性的になる。その結果、破断分割後のクラッキングコンロッドの大端部の内径変形量が小さくなる。P含有量が低すぎれば、この効果は得られない。一方、P含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、P含有量は0.010〜0.100%である。P含有量の好ましい下限は0.011%であり、さらに好ましくは0.015%であり、さらに好ましくは0.020%である。P含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%である。
P: 0.010-0.100%
Phosphorus (P) segregates at the grain boundaries and embrittles the steel. Therefore, the fracture surface of the cracking connecting rod after fracture splitting becomes brittle. As a result, the inner diameter deformation amount of the large end portion of the cracking connecting rod after the fracture split becomes small. If the P content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if P content is too high, the hot workability of steel will fall. Therefore, the P content is 0.010 to 0.100%. The minimum with preferable P content is 0.011%, More preferably, it is 0.015%, More preferably, it is 0.020%. The upper limit with preferable P content is 0.090%, More preferably, it is 0.080%, More preferably, it is 0.070%.

S:0.040〜0.130%
硫黄(S)は、Mn及びTiと結合して硫化物を形成し、鋼の被削性を高める。S含有量が低すぎれば、この効果は得られない。一方、S含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、S含有量は0.040〜0.130%である。S含有量の好ましい下限は0.041%であり、さらに好ましくは0.045%であり、さらに好ましくは0.050%である。S含有量の好ましい上限は0.129%であり、さらに好ましくは0.125%であり、さらに好ましくは0.120%である。
S: 0.040 to 0.130%
Sulfur (S) combines with Mn and Ti to form sulfides and enhances the machinability of steel. If the S content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the S content is too high, the hot workability of the steel decreases. Therefore, the S content is 0.040 to 0.130%. The minimum with preferable S content is 0.041%, More preferably, it is 0.045%, More preferably, it is 0.050%. The upper limit with preferable S content is 0.129%, More preferably, it is 0.125%, More preferably, it is 0.120%.

Cr:0.05〜0.50%
クロム(Cr)は、鋼の降伏強度及び疲労強度を高める。Cr含有量が低すぎれば、この効果は得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、鋼材の硬さが高まり被削性が低下する。さらにCr含有量が高すぎれば、製造コストが高くなる。したがって、Cr含有量は0.05〜0.50%である。Cr含有量の好ましい下限は0.10%であり、さらに好ましくは0.12%であり、さらに好ましくは0.15%であるCr含有量の好ましい上限は0.49%であり、さらに好ましくは0.45%であり、さらに好ましくは0.40%である。
Cr: 0.05 to 0.50%
Chromium (Cr) increases the yield strength and fatigue strength of steel. If the Cr content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content is too high, the hardness of the steel material increases and the machinability decreases. Furthermore, if the Cr content is too high, the manufacturing cost increases. Therefore, the Cr content is 0.05 to 0.50%. The preferred lower limit of the Cr content is 0.10%, more preferably 0.12%, more preferably 0.15%, and the preferred upper limit of the Cr content is 0.49%, more preferably 0.45%, more preferably 0.40%.

V:0.05〜0.40%
バナジウム(V)は、熱間鍛造後の冷却過程でフェライト中に炭化物として析出し、鋼の降伏強度及び疲労強度を高める。Vはさらに、Tiと共に含有されることにより、鋼のクラッキング性を高める。V含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、V含有量が高すぎれば、鋼の製造コストが極めて高くなるだけでなく、被削性が低下する。したがって、V含有量は0.05〜0.40%である。V含有量の好ましい下限は0.06%であり、さらに好ましくは0.07%であり、さらに好ましくは0.10%である。V含有量の好ましい上限は0.39%であり、さらに好ましくは0.35%であり、さらに好ましくは0.32%である。
V: 0.05 to 0.40%
Vanadium (V) precipitates as carbide in the ferrite during the cooling process after hot forging, and increases the yield strength and fatigue strength of the steel. V is further contained together with Ti to enhance the cracking property of steel. If the V content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the V content is too high, not only the production cost of steel becomes extremely high, but also the machinability decreases. Therefore, the V content is 0.05 to 0.40%. The minimum with preferable V content is 0.06%, More preferably, it is 0.07%, More preferably, it is 0.10%. The upper limit with preferable V content is 0.39%, More preferably, it is 0.35%, More preferably, it is 0.32%.

Ti:0.15〜0.25%
チタン(Ti)は、連続鋳造の凝固過程でTiNを形成し、クラッキング性を高める。より具体的には、連続鋳造による溶鋼の凝固過程において、TiはTiN、Ti硫化物及びTi炭硫化物を形成する。このとき形成されたTiNは、その後の熱間鍛造前の加熱工程においても固溶せず、後述のサイズ及び個数密度の条件を満たすことにより、クラッキング性を高める。
Ti: 0.15-0.25%
Titanium (Ti) forms TiN in the solidification process of continuous casting and improves cracking properties. More specifically, Ti forms TiN, Ti sulfide and Ti carbon sulfide in the solidification process of the molten steel by continuous casting. The TiN formed at this time does not dissolve in the subsequent heating step before hot forging, and improves the cracking properties by satisfying the conditions of size and number density described later.

Tiはさらに、熱間鍛造後の冷却過程でVと共にフェライト中に炭化物として析出し、鋼の疲労強度を高める。Tiはさらに、硫化物又は炭硫化物を生成して、鋼の被削性を高める。より具体的には、熱間鍛造前に非調質棒鋼を加熱すると、鋼中のTi硫化物及びTi炭硫化物中のTiの一部が固溶する。さらに、熱間鍛造後に鋼材が大気放冷された場合、フェライト変態が開始されるまで、Tiの一部は固溶したままである。そして、フェライト変態が開始されると、固溶Tiはフェライト中のVと共に炭化物として析出し、鋼の疲労強度を高める。さらに、固溶せずに鋼中に残ったTi硫化物及び炭硫化物は、鋼の被削性を高める。   Further, Ti precipitates as carbide in the ferrite together with V in the cooling process after hot forging, and increases the fatigue strength of the steel. Ti further produces sulfides or carbosulfides to enhance the machinability of the steel. More specifically, when the non-tempered steel bar is heated before hot forging, a part of Ti in the Ti sulfide and Ti carbon sulfide in the steel is dissolved. Furthermore, when the steel material is allowed to cool to the air after hot forging, a part of Ti remains in solid solution until the ferrite transformation is started. When the ferrite transformation is started, solute Ti precipitates as carbide together with V in the ferrite, increasing the fatigue strength of the steel. Furthermore, Ti sulfide and carbosulfide which remain in the steel without being dissolved, increase the machinability of the steel.

Ti含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Ti含有量が高すぎれば、熱間加工性が低下する。したがって、Ti含有量は0.15〜0.25%である。Ti含有量の好ましい下限は0.15%超であり、さらに好ましくは0.16%である。Ti含有量の好ましい上限は0.24%であり、さらに好ましくは0.22%である。   If the Ti content is too low, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Ti content is too high, the hot workability decreases. Therefore, the Ti content is 0.15 to 0.25%. The minimum with preferable Ti content is more than 0.15%, More preferably, it is 0.16%. The upper limit with preferable Ti content is 0.24%, More preferably, it is 0.22%.

Al:0.005〜0.050%
アルミニウム(Al)は、鋼を脱酸する。Al含有量が低すぎれば、この効果は得られない。一方、Al含有量が高すぎれば、上記効果は飽和する。Al含有量が高すぎればさらに、鋼の熱間加工性が低下し、鋼材の製造コストも高くなる。したがって、Al含有量は0.005〜0.050%である。Al含有量の好ましい下限は0.020%である。Al含有量の好ましい上限は0.040%である。本実施形態の非調質棒鋼において、Al含有量とは酸可溶Al(いわゆる「sol.Al」)を意味する。
Al: 0.005 to 0.050%
Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the Al content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the Al content is too high, the above effect is saturated. If the Al content is too high, the hot workability of the steel is further lowered, and the production cost of the steel material is increased. Therefore, the Al content is 0.005 to 0.050%. The minimum with preferable Al content is 0.020%. The upper limit with preferable Al content is 0.040%. In the non-heat treated steel bar of this embodiment, the Al content means acid-soluble Al (so-called “sol.Al”).

N:0.002〜0.020%
窒素(N)はTiと結合してTiNを形成し、クラッキング性を高める。N含有量が低すぎれば、この効果は得られない。一方、N含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、N含有量は0.002〜0.020%である。N含有量の好ましい下限は0.003%であり、さらに好ましくは0.004%であり、さらに好ましくは0.005%である。N含有量の好ましい上限は0.019%であり、さらに好ましくは0.018%であり、さらに好ましくは0.017%である。
N: 0.002 to 0.020%
Nitrogen (N) combines with Ti to form TiN and enhances cracking properties. If the N content is too low, this effect cannot be obtained. On the other hand, if the N content is too high, the hot workability of the steel decreases. Therefore, the N content is 0.002 to 0.020%. The minimum with preferable N content is 0.003%, More preferably, it is 0.004%, More preferably, it is 0.005%. The upper limit with preferable N content is 0.019%, More preferably, it is 0.018%, More preferably, it is 0.017%.

本実施の形態による非調質棒鋼の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、非調質棒鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるものであって、本実施形態の非調質棒鋼に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   The balance of the chemical composition of the non-tempered steel bar according to the present embodiment is composed of Fe and impurities. Here, the impurities are mixed from the ore as a raw material, scrap, or the manufacturing environment when industrially producing the non-heat treated steel bar, and have an adverse effect on the non-heat treated steel bar of the present embodiment. It means that it is allowed in the range that does not give.

本実施の形態による非調質棒鋼の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Cu、Ni及びMoからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも鋼の疲労強度を高める。   The chemical composition of the non-tempered steel bar according to the present embodiment may further include one or more selected from the group consisting of Cu, Ni, and Mo instead of part of Fe. These elements are arbitrary elements, and all increase the fatigue strength of steel.

Cu:0〜0.40%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Cuは鋼に固溶して鋼の疲労強度を高める。しかしながら、Cu含有量が高すぎれば、鋼の製造コストが高くなるだけでなく、被削性が低下する。したがって、Cu含有量は0〜0.40%である。Cu含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Cu含有量の好ましい上限は0.39%であり、さらに好ましくは0.35%であり、さらに好ましくは0.30%である。
Cu: 0 to 0.40%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. When contained, Cu dissolves in the steel and increases the fatigue strength of the steel. However, if the Cu content is too high, not only the production cost of steel increases, but also the machinability decreases. Therefore, the Cu content is 0 to 0.40%. The minimum with preferable Cu content is 0.01%, More preferably, it is 0.05%, More preferably, it is 0.10%. The upper limit with preferable Cu content is 0.39%, More preferably, it is 0.35%, More preferably, it is 0.30%.

Ni:0〜0.30%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Niは鋼に固溶して鋼の疲労強度を高める。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、製造コストが高くなるだけでなく、靭性が上昇することで破断分離後の破面に延性破面が生成し、クラッキング性が低下する。したがって、Ni含有量は0〜0.30%である。Ni含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。Ni含有量の好ましい上限は0.29%であり、さらに好ましくは0.28%であり、さらに好ましくは0.25%である。
Ni: 0 to 0.30%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. When contained, Ni dissolves in the steel and increases the fatigue strength of the steel. However, if the Ni content is too high, not only the manufacturing cost increases, but also the toughness increases, and a ductile fracture surface is generated on the fracture surface after fracture separation, and the cracking property decreases. Therefore, the Ni content is 0 to 0.30%. The minimum with preferable Ni content is 0.01%, More preferably, it is 0.02%, More preferably, it is 0.05%. The upper limit with preferable Ni content is 0.29%, More preferably, it is 0.28%, More preferably, it is 0.25%.

Mo:0〜0.10%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Moは鋼中で炭化物を形成して鋼の降伏強度及び疲労強度を高める。しかしながら、Mo含有量が高すぎれば、鋼材の硬さが高まり被削性が低下する。さらにMo含有量が高すぎれば、製造コストが高くなる。したがって、Mo含有量は0〜0.10%である。Mo含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。Mo含有量の好ましい上限は0.09%であり、さらに好ましくは0.08%であり、さらに好ましくは0.07%である。
Mo: 0 to 0.10%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. When contained, Mo forms carbides in the steel to increase the yield strength and fatigue strength of the steel. However, if the Mo content is too high, the hardness of the steel material increases and the machinability decreases. Furthermore, if the Mo content is too high, the manufacturing cost increases. Therefore, the Mo content is 0 to 0.10%. The minimum with preferable Mo content is 0.01%, More preferably, it is 0.02%, More preferably, it is 0.05%. The upper limit with preferable Mo content is 0.09%, More preferably, it is 0.08%, More preferably, it is 0.07%.

本実施の形態による非調質棒鋼の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Pb、Te、Ca及びBiからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも鋼の被削性を高める。   The chemical composition of the non-tempered steel bar according to the present embodiment may further include one or more selected from the group consisting of Pb, Te, Ca and Bi instead of a part of Fe. These elements are arbitrary elements, and all enhance the machinability of steel.

Pb:0〜0.30%
鉛(Pb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Pbは鋼の被削性を高める。しかしながら、Pb含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Pb含有量は0〜0.30%である。Pb含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Pb含有量の好ましい上限は0.29%であり、さらに好ましくは0.25%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Pb: 0 to 0.30%
Lead (Pb) is an optional element and may not be contained. When contained, Pb increases the machinability of the steel. However, if the Pb content is too high, the hot workability of the steel decreases. Therefore, the Pb content is 0 to 0.30%. The minimum with preferable Pb content is 0.05%, More preferably, it is 0.10%. The upper limit with preferable Pb content is 0.29%, More preferably, it is 0.25%, More preferably, it is 0.20%.

Te:0〜0.3000%
テルル(Te)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Teは鋼の被削性を高める。しかしながら、Te含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Te含有量は0〜0.3000%である。Te含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Te含有量の好ましい上限は0.2900%であり、さらに好ましくは0.2500%であり、さらに好ましくは0.2000%である。
Te: 0 to 0.3000%
Tellurium (Te) is an optional element and may not be contained. When contained, Te increases the machinability of the steel. However, if the Te content is too high, the hot workability of the steel decreases. Therefore, the Te content is 0 to 0.3000%. The minimum with preferable Te content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%, More preferably, it is 0.0010%. The upper limit with preferable Te content is 0.2900%, More preferably, it is 0.2500%, More preferably, it is 0.2000%.

Ca:0〜0.0100%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Caは鋼の被削性を高める。しかしながら、Ca含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Ca含有量は0〜0.0100%である。Ca含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.00100%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0090%であり、さらに好ましくは0.0080%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
Ca: 0 to 0.0100%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. When contained, Ca increases the machinability of steel. However, if the Ca content is too high, the hot workability of the steel decreases. Therefore, the Ca content is 0 to 0.0100%. The minimum with preferable Ca content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%, More preferably, it is 0.00100%. The upper limit with preferable Ca content is 0.0090%, More preferably, it is 0.0080%, More preferably, it is 0.0050%.

Bi:0〜0.3000%
ビスマス(Bi)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Biは鋼の被削性を高める。しかしながら、Bi含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Bi含有量は0〜0.3000%である。Bi含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Bi含有量の好ましい上限は0.2900%であり、さらに好ましくは0.2000%であり、さらに好ましくは0.1000%である。
Bi: 0 to 0.3000%
Bismuth (Bi) is an optional element and may not be contained. When contained, Bi increases the machinability of the steel. However, if the Bi content is too high, the hot workability of the steel decreases. Therefore, the Bi content is 0 to 0.3000%. The minimum with preferable Bi content is 0.0003%, More preferably, it is 0.0005%, More preferably, it is 0.0010%. The upper limit with preferable Bi content is 0.2900%, More preferably, it is 0.2000%, More preferably, it is 0.1000%.

[式(1)について]
本実施形態の非調質棒鋼の化学組成はさらに、式(1)を満たす。
0.60≦C+0.2Mn+0.25Cr+0.75V+0.81Mo≦1.00 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[Regarding Formula (1)]
The chemical composition of the non-tempered steel bar of this embodiment further satisfies the formula (1).
0.60 ≦ C + 0.2Mn + 0.25Cr + 0.75V + 0.81Mo ≦ 1.00 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).

fn1(=C+0.2Mn+0.25Cr+0.75V+0.81Mo)が0.60未満であれば、鋼の降伏強度が低すぎる。fn1が1.00よりも高ければ、鋼の強度が高くなりすぎ、鋼の被削性が低下する。fn1が0.60〜1.00であれば、非調質棒鋼において、優れた降伏強度と被削性とが得られる。fn1の好ましい下限は0.61であり、さらに好ましくは0.63であり、さらに好ましくは0.65である。fn1の好ましい上限は0.99であり、さらに好ましくは0.98であり、さらに好ましくは0.95である。   If fn1 (= C + 0.2Mn + 0.25Cr + 0.75V + 0.81Mo) is less than 0.60, the yield strength of the steel is too low. If fn1 is higher than 1.00, the strength of the steel becomes too high, and the machinability of the steel decreases. If fn1 is 0.60 to 1.00, excellent yield strength and machinability can be obtained in a non-tempered steel bar. The minimum with preferable fn1 is 0.61, More preferably, it is 0.63, More preferably, it is 0.65. The upper limit with preferable fn1 is 0.99, More preferably, it is 0.98, More preferably, it is 0.95.

[ミクロ組織]
上記化学組成の場合、非調質棒鋼のミクロ組織は主としてフェライト及びパーライトからなる。具体的には、上記化学組成の非調質棒鋼では、ミクロ組織におけるフェライト及びパーライトの総面積率は65%以上である。フェライト及びパーライトの総面積率が100%でない場合、マトリクス組織の残部はベイナイトである。フェライト及びパーライトの総面積率の好ましい下限は70%であり、さらに好ましくは75%であり、さらに好ましくは80%以上であり、最も好ましくは100%である。ベイナイトの面積率の好ましい上限は30%であり、さらに好ましくは25%であり、さらに好ましくは20%であり、最も好ましくは0%である。
[Microstructure]
In the case of the above chemical composition, the microstructure of the non-heat treated steel bar is mainly composed of ferrite and pearlite. Specifically, in the non-heat treated steel bar having the above chemical composition, the total area ratio of ferrite and pearlite in the microstructure is 65% or more. When the total area ratio of ferrite and pearlite is not 100%, the balance of the matrix structure is bainite. A preferable lower limit of the total area ratio of ferrite and pearlite is 70%, more preferably 75%, still more preferably 80% or more, and most preferably 100%. The upper limit of the area ratio of bainite is preferably 30%, more preferably 25%, still more preferably 20%, and most preferably 0%.

ミクロ組織中のベイナイトの面積率は次の方法で測定できる。非調質棒鋼の任意のR/2部(棒鋼の中心軸と外周面とを結ぶ線分(半径)の中心部)からサンプルを10個採取する。採取された各サンプルのうち、非調質棒鋼の中心軸と垂直な表面を観察面とする。観察面を研磨した後、3%硝酸アルコール(ナイタル腐食液)にてエッチングする。エッチングされた観察面を200倍の光学顕微鏡にて観察して、任意の5視野の写真画像を生成する。   The area ratio of bainite in the microstructure can be measured by the following method. Ten samples are collected from an arbitrary R / 2 part of the non-heat treated steel bar (the central part of the line segment (radius) connecting the central axis of the steel bar and the outer peripheral surface). Among the collected samples, a surface perpendicular to the central axis of the non-heat treated steel bar is taken as an observation surface. After the observation surface is polished, it is etched with 3% nitric acid alcohol (nitral etchant). The etched observation surface is observed with a 200 × optical microscope, and photographic images with arbitrary five fields of view are generated.

各視野において、フェライト、パーライト、ベイナイト等の各相は、相ごとにコントラストが異なる。したがって、コントラストに基づいて、各相を特定する。特定された相のうち、各視野でのベイナイトの面積(μm2)を求める。全ての視野でのベイナイトの面積の、全ての視野(5視野×10個)の総面積に対する比を、ベイナイトの面積率(%)と定義する。In each field of view, each phase such as ferrite, pearlite, and bainite has a different contrast for each phase. Therefore, each phase is specified based on the contrast. Among the identified phases, the area of bainite (μm 2 ) in each visual field is obtained. The ratio of the area of bainite in all visual fields to the total area of all visual fields (5 visual fields × 10) is defined as the area ratio (%) of bainite.

[粗大TiNの数密度]
本実施形態による非調質棒鋼において、20μm以上の円相当径を有するTiN(以下、粗大TiNという)の数密度は0.3〜4.0個/mmである。ここで、本明細書において、TiNとは、介在物中のTi及びNの総含有量が質量%で70%以上の介在物を意味する。
[Number density of coarse TiN]
In the non-heat treated steel bar according to the present embodiment, the number density of TiN (hereinafter referred to as coarse TiN) having an equivalent circle diameter of 20 μm or more is 0.3 to 4.0 pieces / mm 2 . Here, in this specification, TiN means inclusions in which the total content of Ti and N in inclusions is 70% or more by mass%.

本実施形態の非調質棒鋼は、熱間鍛造によりクラッキングコンロッドに製造される。操業上の加熱温度のばらつきにより、熱間鍛造時の鋼材温度が1300℃よりも高温になった場合、熱間鍛造品(クラッキングコンロッド)のミクロ組織には、フェライト及びパーライトとともに、ベイナイトが生成する場合がある。この場合、上記化学組成において、生成し得るベイナイトの面積率はたとえば5〜30%である。   The non-tempered steel bar of this embodiment is manufactured into a cracking connecting rod by hot forging. When the steel temperature at the time of hot forging becomes higher than 1300 ° C due to variation in the heating temperature during operation, bainite is generated in the microstructure of the hot forged product (cracking connecting rod) together with ferrite and pearlite. There is a case. In this case, in the chemical composition, the area ratio of bainite that can be generated is, for example, 5 to 30%.

ベイナイトは、フェライト及びパーライトと比較して靭性が高い。そのため、クラッキングコンロッドの大端部を破断して2つの部品(キャップ及びロッド)を製造した場合、破断部分が塑性変形し、破断面に延性破面が発生する。つまり、クラッキング性が低下する。   Bainite has higher toughness than ferrite and pearlite. Therefore, when two parts (a cap and a rod) are manufactured by breaking the large end portion of the cracking connecting rod, the broken portion is plastically deformed, and a ductile fracture surface is generated on the fracture surface. That is, cracking properties are reduced.

本実施形態の非調質棒鋼は、熱間鍛造によりミクロ組織にベイナイトが生成しても、上記粗大TiNの数密度を適切な範囲内とすることにより、優れたクラッキング性を維持する。粗大TiNの数密度が0.3個/mm未満であれば、十分なクラッキング性が得られない。一方、粗大TiNの数密度が4.0個/mmを超えれば、優れたクラッキング性は得られるものの、熱間加工性が低下する。粗大TiNの数密度が0.3〜4.0個/mmであれば、ベイナイトが生成する条件で熱間鍛造を実施しても、熱間加工性を維持しつつ、優れたクラッキング性が得られる。Even if bainite is generated in the microstructure by hot forging, the non-tempered steel bar of this embodiment maintains excellent cracking properties by keeping the number density of the coarse TiN within an appropriate range. If the number density of coarse TiN is less than 0.3 pieces / mm 2 , sufficient cracking properties cannot be obtained. On the other hand, if the number density of coarse TiN exceeds 4.0 pieces / mm 2 , excellent cracking properties can be obtained, but hot workability decreases. If the number density of coarse TiN is 0.3 to 4.0 pieces / mm 2 , excellent cracking property is maintained while maintaining hot workability even if hot forging is performed under the condition that bainite is generated. can get.

クラッキング性をさらに高めるための粗大TiNの数密度の好ましい下限は0.4個/mmであり、さらに好ましくは0.5個/mmである。熱間加工性をさらに高めるための粗大TiNの数密度の好ましい上限は3.9個/mmであり、さらに好ましくは3.8個/mmである。The preferable lower limit of the number density of coarse TiN for further improving the cracking property is 0.4 / mm 2 , more preferably 0.5 / mm 2 . The upper limit of the number density of coarse TiN for further improving hot workability is 3.9 / mm 2 , and more preferably 3.8 / mm 2 .

粗大TiNの数密度は次の方法で測定できる。棒鋼のうち、R/2部からサンプルを採取する。サンプルの表面のうち、棒鋼の軸方向を含む断面(縦断面)に相当する表面を観察面とする。観察面を腐食させず、そのまま200倍の光学顕微鏡で観察し、任意の100視野で写真画像を生成する。100視野の総面積は11.9mmである。各視野の介在物及び析出物の各々のTi及びNの総含有量を電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて分析し、各視野中のTiNと特定する。各視野の写真画像を用いて、特定された各TiNの面積を求め、得られた面積から円相当径を算定する。円相当径が20μm以上のTiNを粗大TiNと特定し、粗大TiNの総個数を求める。得られた粗大TiNの総個数を100視野の総面積で除した値を、粗大TiNの数密度(個/mm)と定義する。The number density of coarse TiN can be measured by the following method. A sample is taken from R / 2 part of the steel bar. Of the surface of the sample, the surface corresponding to the cross section (longitudinal cross section) including the axial direction of the steel bar is taken as the observation surface. The observation surface is not corroded, and is directly observed with a 200 × optical microscope, and a photographic image is generated with an arbitrary 100 fields of view. The total area of 100 views is 11.9 mm 2 . The total content of Ti and N in each field inclusion and precipitate is analyzed using an electron beam microanalyzer (EPMA) and identified as TiN in each field. Using the photographic image of each field of view, the area of each identified TiN is obtained, and the equivalent circle diameter is calculated from the obtained area. TiN having an equivalent circle diameter of 20 μm or more is specified as coarse TiN, and the total number of coarse TiN is obtained. The value obtained by dividing the total number of coarse TiNs obtained by the total area of 100 fields is defined as the number density (pieces / mm 2 ) of coarse TiN.

[製造方法]
上述の非調質棒鋼の製造方法の一例を説明する。本製造方法は、鋳造工程と、熱間圧延工程とを含む。
[Production method]
An example of the manufacturing method of the above-mentioned non-tempered steel bar will be described. This manufacturing method includes a casting process and a hot rolling process.

[鋳造工程]
上述の化学組成及び式(1)を満たす溶鋼を周知の方法で製造する。溶鋼を利用して、連続鋳造法により鋳片(スラブ又はブルーム)を製造する。
[Casting process]
Molten steel satisfying the above-described chemical composition and formula (1) is produced by a well-known method. Using molten steel, a slab (slab or bloom) is produced by a continuous casting method.

粗大TiNの数密度を上記範囲にするために、鋳造工程では、次の条件を満たすように、連続鋳造を実施する。   In order to make the number density of coarse TiN in the above range, in the casting process, continuous casting is performed so as to satisfy the following conditions.

過熱度ΔT:30〜50℃
連続鋳造機上に配置されたタンディッシュ中での溶鋼温度とTLL(液相線温度)との差を過熱度ΔT(℃)と定義する。ΔTが30℃未満であれば、TiNの晶出量が不十分となる。一方、過熱度ΔT(℃)が50℃を超えれば、粗大なTiNが過剰に生成し、粗大TiNの数密度が4.0個/mmを超える。過熱度ΔTが30〜50℃であれば、操業を安定化させつつ、粗大TiNの晶出量を適切な範囲とすることができる。
Superheat degree ΔT: 30-50 ° C.
The difference between the molten steel temperature and the TLL (liquidus temperature) in the tundish arranged on the continuous casting machine is defined as the degree of superheat ΔT (° C.). If ΔT is less than 30 ° C., the amount of TiN crystallized becomes insufficient. On the other hand, if the degree of superheat ΔT (° C.) exceeds 50 ° C., coarse TiN is excessively generated, and the number density of coarse TiN exceeds 4.0 pieces / mm 2 . If superheat degree (DELTA) T is 30-50 degreeC, the amount of crystallization of coarse TiN can be made into an appropriate range, stabilizing operation.

鋳片の横断面:一辺長さが300mm以上
鋳込み速度Vc:0.2〜0.8m/min
鋳片の凝固過程での冷却速度が速すぎれば、TiNの晶出及び凝集が不十分となる。一方、冷却速度が遅すぎれば、TiNが過剰に凝集し、粗大TiNの数密度が4.0個/mmを超える。
Cross section of slab: One side length is 300 mm or more Casting speed Vc: 0.2 to 0.8 m / min
If the cooling rate in the solidification process of the slab is too fast, TiN crystallization and aggregation become insufficient. On the other hand, if the cooling rate is too slow, TiN aggregates excessively and the number density of coarse TiN exceeds 4.0 / mm 2 .

鋳片の横断面(矩形)の一辺が300mm以上であり、かつ、鋳込み速度Vcが0.2〜0.8m/minであれば、TiNが十分に晶出し、かつ、凝集するため、粗大TiNの数密度が0.3個/mm以上になる。If one side of the cross section (rectangle) of the slab is 300 mm or more and the casting speed Vc is 0.2 to 0.8 m / min, TiN is sufficiently crystallized and agglomerated, so that coarse TiN The number density is 0.3 pieces / mm 2 or more.

なお、比水量は特に限定されず、周知の比水量でよい。好ましくは、比水量は鋳片がバルジングしない程度で低い方が好ましい。好ましい比水量はたとえば5L/kg以下である。   The specific water amount is not particularly limited, and may be a known specific water amount. Preferably, the specific water amount is preferably as low as possible so that the slab does not bulge. A preferred specific water amount is, for example, 5 L / kg or less.

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、上記鋳造工程で製造された鋳片に対して、熱間加工を実施して、棒鋼を製造する。熱間加工工程はたとえば、粗圧延工程と、仕上げ圧延工程とを含む。
[Hot working process]
In the hot working process, hot working is performed on the slab produced in the casting process to produce a steel bar. The hot working process includes, for example, a rough rolling process and a finish rolling process.

[粗圧延工程]
鋳片又はインゴットを熱間圧延してビレットを製造する。熱間圧延はたとえば、分塊圧延機、及び、複数のスタンドが一列に並び、各スタンドが複数のロールを有する連続圧延機を利用して実施される。
[Rough rolling process]
A billet is manufactured by hot rolling a slab or an ingot. For example, the hot rolling is performed using a block rolling mill and a continuous rolling mill in which a plurality of stands are arranged in a line and each stand has a plurality of rolls.

[仕上げ圧延工程]
ビレットを用いて棒鋼を製造する。具体的には、ビレットを加熱炉で加熱する(加熱工程)。加熱後、連続圧延機を用いてビレットを熱間圧延(仕上げ圧延)し、非調質棒鋼を製造する(仕上げ圧延工程)。以下、各工程について説明する。
[Finishing rolling process]
Steel bars are manufactured using billets. Specifically, the billet is heated in a heating furnace (heating process). After heating, the billet is hot-rolled (finish rolling) using a continuous rolling mill to produce non-tempered steel bar (finish rolling process). Hereinafter, each step will be described.

[加熱工程]
加熱工程において、好ましくは、ビレットを1000〜1300℃の加熱温度で30分以上加熱する。加熱温度が低すぎれば、ビレット中のTiNが凝集しにくい。そのため、ビレットに存在していた微細なTiNが凝集せずに熱間圧延後も引き継がれ、棒鋼中には微細なTi窒化物が多く存在する。この場合、鋼中の粗大TiNが少なくなる。一方、加熱温度が高すぎれば、加熱中にTi窒化物が過度に凝集する。仕上げ圧延時の加熱温度が1000〜1300℃であれば、上述の鋳造条件を満たすことを前提として、粗大TiNの数密度が安定して適切な範囲(0.3〜4.0個/mm)となる。
[Heating process]
In the heating step, the billet is preferably heated at a heating temperature of 1000 to 1300 ° C. for 30 minutes or more. If the heating temperature is too low, TiN in the billet will not easily aggregate. Therefore, the fine TiN existing in the billet is not agglomerated and is inherited even after hot rolling, and there are many fine Ti nitrides in the steel bar. In this case, coarse TiN in the steel is reduced. On the other hand, if the heating temperature is too high, Ti nitride aggregates excessively during heating. If the heating temperature during finish rolling is 1000 to 1300 ° C., the number density of coarse TiN is stable and in an appropriate range (0.3 to 4.0 pieces / mm 2 ) on the assumption that the above casting conditions are satisfied. )

[熱間圧延工程]
仕上げ圧延機を用いて、加熱後のビレットを周知の方法で仕上げ圧延(熱間圧延)し、非調質棒鋼を製造する。仕上げ圧延機は、一列に並んだ複数のスタンドを有し、各スタンドはパスライン周りに配置された複数のロール(ロール群)を有する。各スタンドのロール群が孔型を形成し、ビレットが孔型を通過するときに圧下され、棒鋼が製造される。
[Hot rolling process]
Using a finish rolling mill, the billet after heating is finish-rolled (hot-rolled) by a well-known method to produce a non-tempered steel bar. The finish rolling mill has a plurality of stands arranged in a row, and each stand has a plurality of rolls (roll groups) arranged around a pass line. The roll group of each stand forms a hole mold, and when the billet passes through the hole mold, it is rolled down to produce a steel bar.

連続圧延機での減面率は70%以上であるのが好ましい。ここで、減面率は次の式で定義される。
減面率=(仕上げ圧延前のビレットの横断面積−仕上げ圧延後の非調質棒鋼の横断面積)/仕上げ圧延前のビレットの横断面積×100
The area reduction rate in the continuous rolling mill is preferably 70% or more. Here, the area reduction rate is defined by the following equation.
Area reduction ratio = (cross-sectional area of billet before finish rolling−cross-sectional area of non-heat treated steel bar after finish rolling) / cross-sectional area of billet before finish rolling × 100

以上の製造工程により、上述の非調質棒鋼が製造される。   The above-mentioned non-tempered steel bar is manufactured by the above manufacturing process.

[熱間鍛造品の製造方法]
上述の非調質棒鋼を用いた熱間鍛造品の製造方法の一例として、クラッキングコンロッドの製造方法を説明する。初めに、鋼材を高周波誘導加熱炉で加熱する。この場合、好ましい加熱温度は1000〜1300℃であり、好ましい加熱時間は10〜15分である。加熱時間が短いため、棒鋼中のTi窒化物の形態は特に変化しない。加熱された棒鋼に対して、熱間鍛造を実施してクラッキングコンロッドを製造する。好ましくは、熱間鍛造時の加工度は0.22以上である。ここで、加工度は、鍛造工程において、バリを除く部分に生じる対数ひずみの最大値とする。
[Method for manufacturing hot forged products]
As an example of a method for producing a hot forged product using the above-mentioned non-heat treated steel bar, a method for producing a cracking connecting rod will be described. First, a steel material is heated in a high frequency induction heating furnace. In this case, a preferable heating temperature is 1000 to 1300 ° C., and a preferable heating time is 10 to 15 minutes. Since the heating time is short, the form of Ti nitride in the steel bar is not particularly changed. Hot forging is performed on the heated steel bar to produce a cracking connecting rod. Preferably, the degree of processing during hot forging is 0.22 or more. Here, the working degree is the maximum value of the logarithmic strain generated in the portion excluding burrs in the forging process.

熱間鍛造後のクラッキングコンロッドを、常温になるまで放冷する。コンロッド大端部は断面積が小さいため、冷却速度が速い。そのため、放冷時においてTiNの形態は特に変化しない。冷却後のクラッキングコンロッドに対して、必要に応じて機械加工を実施する。以上の工程により、クラッキングコンロッドが製造される。   The cracking connecting rod after hot forging is allowed to cool to room temperature. The connecting rod large end has a small cross-sectional area, so the cooling rate is fast. Therefore, the form of TiN is not particularly changed during cooling. Machining is performed as necessary on the cracking connecting rod after cooling. The cracking connecting rod is manufactured by the above process.

[熱間鍛造品のミクロ組織]
製造された熱間鍛造品(クラッキングコンロッド)のミクロ組織は主としてフェライト及びパーライトからなる。好ましくは、ミクロ組織はフェライト及びパーライトの総面積率が100%である。しかしながら、熱間鍛造時における棒鋼の加熱温度が1300℃を超えれば、製造されたクラッキングコンロッドのミクロ組織はベイナイトを含み得る。
[Microstructure of hot forged products]
The microstructure of the manufactured hot forged product (cracking connecting rod) is mainly composed of ferrite and pearlite. Preferably, the microstructure has a total area ratio of ferrite and pearlite of 100%. However, if the heating temperature of the steel bar during hot forging exceeds 1300 ° C., the microstructure of the manufactured cracking connecting rod can include bainite.

上記の非調質棒鋼を用いて熱間鍛造により製造されたクラッキングコンロッドのミクロ組織において、フェライト及びパーライトの総面積率は65%以上である。フェライト及びパーライトの総面積率が100%でない場合、マトリクス組織の残部はベイナイトである。フェライト及びパーライトの総面積率の好ましい下限は70%であり、さらに好ましくは75%であり、さらに好ましくは80%以上であり、最も好ましくは100%である。ベイナイトの面積率の好ましい上限は30%であり、さらに好ましくは25%であり、さらに好ましくは20%であり、最も好ましくは0%である。ベイナイトの面積率の一例は5〜30%である。   In the microstructure of the cracking connecting rod manufactured by hot forging using the non-heat treated steel bar, the total area ratio of ferrite and pearlite is 65% or more. When the total area ratio of ferrite and pearlite is not 100%, the balance of the matrix structure is bainite. A preferable lower limit of the total area ratio of ferrite and pearlite is 70%, more preferably 75%, still more preferably 80% or more, and most preferably 100%. The upper limit of the area ratio of bainite is preferably 30%, more preferably 25%, still more preferably 20%, and most preferably 0%. An example of the area ratio of bainite is 5 to 30%.

ミクロ組織にベイナイトが含まれる場合、大端部を破断して2つの部品(キャップ及びロッド)に分割するとき、破断部が塑性変形して破断面の一部が延性破面となりやすく、クラッキング性が低下しやすい。しかしながら、本実施形態の非調質棒鋼では、鋼中の粗大TiNの数密度が0.3〜4.0個/mmであるため、破断面が脆性破面となりやすく、優れたクラッキング性を維持できる。When bainite is included in the microstructure, when the large end is fractured and divided into two parts (cap and rod), the fractured part is plastically deformed and a part of the fracture surface tends to become a ductile fracture surface, and cracking properties Is prone to decline. However, in the non-tempered steel bar of the present embodiment, the number density of coarse TiN in the steel is 0.3 to 4.0 pieces / mm 2 , so that the fracture surface tends to be a brittle fracture surface and has excellent cracking properties. Can be maintained.

熱間鍛造品中のミクロ組織中のベイナイトの面積率は次の方法で測定できる。熱間鍛造品の任意の部分からサンプルを10個採取する。採取された各サンプルに対して、非調質棒鋼でのミクロ組織観察と同様の方法により、ミクロ組織の相を特定し、ベイナイトの面積率を求める。   The area ratio of bainite in the microstructure in the hot forged product can be measured by the following method. Ten samples are taken from any part of the hot forging. For each sample collected, the phase of the microstructure is identified and the area ratio of bainite is obtained by the same method as the microstructure observation in the non-heat treated steel bar.

上述の説明では、鍛造品の製造方法としてクラッキングコンロッドを例に説明した。しかしながら、本実施形態の非調質棒鋼はクラッキングコンロッド用途に限定されない。本実施形態の非調質棒鋼は鍛造品用途に広く適用できる。   In the above description, a cracking connecting rod has been described as an example of a method for producing a forged product. However, the non-heat treated steel bar of this embodiment is not limited to cracking connecting rod applications. The non-tempered steel bar of this embodiment can be widely applied to forged products.

また、非調質棒鋼の製造方法は、粗大TiNの数密度を上記範囲内とすることができれば、上記製造方法に限定されない。   Moreover, the manufacturing method of a non-tempered steel bar will not be limited to the said manufacturing method, if the number density of coarse TiN can be made into the said range.

表1に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。   Molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced.

Figure 2017159738
Figure 2017159738

表1を参照して、試験番号E−1〜E−45、C−9、C−10、C−12及びC−13の化学組成は適切であり、式(1)を満たした。一方、試験番号C−1〜C−8及びC−11については、化学組成内のいずれかの元素含有量が不適切であったり、式(1)を満たさなかった。また、試験番号C−11の化学組成は、特許文献1に記載の鋼の化学組成の範囲内であった。   Referring to Table 1, the chemical compositions of Test Nos. E-1 to E-45, C-9, C-10, C-12, and C-13 were appropriate and satisfied Formula (1). On the other hand, for test numbers C-1 to C-8 and C-11, the content of any element in the chemical composition was inappropriate or did not satisfy the formula (1). Further, the chemical composition of test number C-11 was within the range of the chemical composition of steel described in Patent Document 1.

各試験番号の溶鋼を70ton転炉で製造した。連続鋳造機を用いて、連続鋳造法により溶鋼から鋳片(ブルーム)を製造した。ブルームの横断面は300mm×400mmであった。各試験番号において、タンディッシュ中の溶鋼温度(℃)を測定し、溶鋼温度とTLL(液相線温度)との差である過熱度ΔT(℃)を求めた。さらに、各試験番号において、表2に示す鋳込み速度Vc(m/min)で鋳造した。なお、いずれの試験番号においても、比水量は5L/kg以下であった。   Molten steel of each test number was produced in a 70 ton converter. Using a continuous casting machine, a slab (bloom) was produced from molten steel by a continuous casting method. The cross section of the bloom was 300 mm × 400 mm. In each test number, the molten steel temperature (° C.) in the tundish was measured, and the degree of superheat ΔT (° C.), which is the difference between the molten steel temperature and TLL (liquidus temperature), was obtained. Further, in each test number, casting was performed at a casting speed Vc (m / min) shown in Table 2. In any of the test numbers, the specific water amount was 5 L / kg or less.

Figure 2017159738
Figure 2017159738

製造された鋳片を熱間圧延してビレットを製造した。ビレットを1150℃で35分加熱し、その後、仕上げ圧延機を用いて仕上げ圧延を実施して直径40mmの棒鋼を製造した。   The billet was manufactured by hot rolling the manufactured slab. The billet was heated at 1150 ° C. for 35 minutes and then subjected to finish rolling using a finish rolling mill to produce a steel bar having a diameter of 40 mm.

[熱鍛模擬品の製造]
棒鋼を長手方向と垂直な方向に切断し、直径40mm、長さ100mmの供試材を採取した。試験片を加熱して、1300℃で5分間保持した。加熱後速やかに、軸方向に90%熱間圧縮を実施して、円盤形状に成形し熱間鍛造模擬品(熱鍛模擬品という)を製造した。成形後の熱鍛模擬品を大気中で放冷した。圧縮時に放射温度計を用いて計測した試験片の温度はいずれも1350℃であった。
[Manufacture of heat forged simulated products]
The steel bar was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and a specimen having a diameter of 40 mm and a length of 100 mm was collected. The specimen was heated and held at 1300 ° C. for 5 minutes. Immediately after the heating, 90% hot compression was performed in the axial direction to form a disk shape, thereby producing a hot forging simulated product (referred to as a hot forging simulated product). The heat forged simulated product after molding was allowed to cool in the atmosphere. The temperature of the test pieces measured using a radiation thermometer during compression was 1350 ° C.

[評価試験]
供試材及び熱鍛模擬品を用いて、次の評価試験を実施した。
[Evaluation test]
The following evaluation tests were carried out using the test materials and the heat forged simulated products.

[粗大TiNの数密度測定]
各供試材のR/2部からサンプルを採取した。サンプルの表面のうち、供試材の軸方向を含む断面(縦断面)に相当する表面を観察面とした。観察面を腐食させず、そのまま200倍の光学顕微鏡で観察し、任意の100視野で写真画像を生成した。100視野の総面積は11.9mmであった。上述の方法によりTiNを特定し、粗大TiNの数密度(個/mm)を求めた。求めた数密度を表2に示す。
[Number density measurement of coarse TiN]
Samples were taken from R / 2 parts of each test material. Of the surface of the sample, the surface corresponding to the cross section (longitudinal cross section) including the axial direction of the specimen was used as the observation surface. The observation surface was not corroded, and was directly observed with a 200 × optical microscope, and a photographic image was generated with an arbitrary 100 fields of view. The total area of 100 fields of view was 11.9 mm 2 . TiN was identified by the method described above, and the number density (pieces / mm 2 ) of coarse TiN was determined. The obtained number density is shown in Table 2.

[ミクロ組織観察]
各熱鍛模擬品を用いて、ミクロ組織観察試験を実施した。具体的には、熱鍛模擬品の縦断面のうち、R/2部を含むサンプルを採取した。非調質棒鋼の中心軸と垂直な表面を観察面とした。観察面を研磨した後、3%硝酸アルコール(ナイタル腐食液)にてエッチングした。エッチングされた観察面を200倍の光学顕微鏡にて観察して、上述の方法により、ベイナイトの面積率(%)を求めた。求めたベイナイトの面積率を表2に示す。
[Microstructure observation]
A microstructure observation test was carried out using each heat forged simulated product. Specifically, a sample containing R / 2 part was collected from the longitudinal section of the thermal forging simulated product. The surface perpendicular to the central axis of the non-heat treated steel bar was used as the observation surface. After the observation surface was polished, it was etched with 3% nitric alcohol (nitral corrosive solution). The etched observation surface was observed with a 200-fold optical microscope, and the area ratio (%) of bainite was determined by the method described above. Table 2 shows the obtained area ratio of bainite.

[熱間加工性評価]
熱鍛模擬品を試験番号ごとに50個製造した。製造後の熱鍛模擬品の表面の割れの有無を目視で確認した。割れの発生が50個中0個であった場合を評価「A」、1個であった場合を評価「B」、2〜3個であった場合を評価「C」とし、4個以上であった場合を評価「×」とした。評価「A」〜「C」の場合、十分な熱間加工性が得られたと判断し、評価「×」の場合、熱間加工性が低いと判断した。評価結果を表2に示す。
[Hot workability evaluation]
50 heat forged simulated products were manufactured for each test number. The presence or absence of cracks on the surface of the simulated thermal forging product after production was visually confirmed. When the number of occurrences of cracks is 0 out of 50, the evaluation is “A”, the case of 1 is evaluation “B”, and the case of 2 to 3 is evaluation “C”. When it was, the evaluation was “x”. In the case of evaluation “A” to “C”, it was determined that sufficient hot workability was obtained, and in the case of evaluation “x”, it was determined that the hot workability was low. The evaluation results are shown in Table 2.

[クラッキング性評価]
各熱鍛模擬品から、図2Aに示すコンロッドの大端部を模擬した試験片10を、機械加工により製造した。試験片10の一辺の長さは80mmであり、厚さは10mmであった。試験片10の中央には孔(貫通孔)11を形成した。孔11の直径は60mmであり、その中心は、試験片10の中心と同軸であった。図2Aに示すとおり、孔11の周縁のうち、直径の各端点に相当する2箇所に、V字形状の切欠きMを加工した。切欠きMの深さは1mm、先端Rは0.1mm、開き角は60°であった。
[Cracking evaluation]
A test piece 10 simulating the large end portion of the connecting rod shown in FIG. 2A was manufactured by machining from each heat forged simulated product. The length of one side of the test piece 10 was 80 mm, and the thickness was 10 mm. A hole (through hole) 11 was formed in the center of the test piece 10. The diameter of the hole 11 was 60 mm, and the center thereof was coaxial with the center of the test piece 10. As shown in FIG. 2A, V-shaped notches M were processed at two locations corresponding to the end points of the diameter of the periphery of the hole 11. The depth of the notch M was 1 mm, the tip R was 0.1 mm, and the opening angle was 60 °.

治具12を孔11に嵌め込んだ。治具12は半円板状の一対の部材からなり、2つ合わせると、直径が孔11の内径に相当する円板となった。治具12の中心には、くさび13を打ち込むための孔14が形成された(図2B参照)。   The jig 12 was fitted into the hole 11. The jig 12 was composed of a pair of semicircular members, and when the two were combined, a disc having a diameter corresponding to the inner diameter of the hole 11 was obtained. A hole 14 for driving the wedge 13 was formed at the center of the jig 12 (see FIG. 2B).

治具12を孔11に嵌め込んだ後、くさび13を打ち込んで、試験片10を室温(25℃)で2つの部材10A、10Bに破断分離した(図2C参照)。   After fitting the jig 12 into the hole 11, the wedge 13 was driven to break the test piece 10 into two members 10A and 10B at room temperature (25 ° C.) (see FIG. 2C).

部材10A及び10Bの両側面近傍にボルト穴加工を施し、図2Dに示すボルト15で部材10A及び10Bを締結した。破断分離前の試験片10の孔11の直径D0(図2A参照)と、破断分離後であってボルト15を締結した後の試験片10の孔11の直径D1(図2D)とを測定し、その差を内径変形量ΔD(=D1−D0、単位はμm)と定義した。   Bolt hole processing was performed near both side surfaces of the members 10A and 10B, and the members 10A and 10B were fastened with the bolts 15 shown in FIG. 2D. The diameter D0 (see FIG. 2A) of the hole 11 of the test piece 10 before breaking separation and the diameter D1 (FIG. 2D) of the hole 11 of the test piece 10 after breaking separation and fastening the bolt 15 are measured. The difference was defined as the inner diameter deformation amount ΔD (= D1−D0, unit is μm).

内径変形量ΔDが0〜30μmの場合を評価「A」とし、31〜50μmを評価「B」とし、51〜80を評価「C」とした。そして、内径変形量ΔDが81μm以上の場合、評価「×」とした。評価「A」〜「C」の場合、クラッキング性が十分に得られたと判断した。評価「×」の場合、クラッキング性が低いと判断した。   When the inner diameter deformation amount ΔD is 0 to 30 μm, the evaluation is “A”, 31 to 50 μm is the evaluation “B”, and 51 to 80 is the evaluation “C”. When the inner diameter deformation amount ΔD is 81 μm or more, the evaluation is “x”. In the case of evaluations “A” to “C”, it was judged that sufficient cracking properties were obtained. In the case of evaluation “x”, it was judged that the cracking property was low.

[降伏強度評価]
各熱鍛模擬品のR/2部から、JIS 14A号試験片を2本採取した。採取された試験片を用いて、大気中の室温(25℃)で引張試験を実施して、2本平均の降伏強度YS(MPa)を求めた。
[Yield strength evaluation]
Two JIS 14A specimens were collected from R / 2 part of each thermal forging simulated product. Using the collected specimens, a tensile test was carried out at room temperature (25 ° C.) in the atmosphere to determine the average yield strength YS (MPa) of the two.

降伏強度が1000〜801MPaの場合を評価「A」とし、800〜601MPaの場合を評価「B」とし、600〜401MPaの場合を評価「C」とした。降伏強度が400MPa以下の場合を評価「×」とした。   A case where the yield strength was 1000 to 801 MPa was evaluated as “A”, a case where the yield strength was 800 to 601 MPa was evaluated as “B”, and a case where the yield strength was 600 to 401 MPa was evaluated as “C”. The case where the yield strength was 400 MPa or less was evaluated as “x”.

評価「A」〜「C」の場合、十分な降伏強度が得られたと判断した。評価「×」の場合、降伏強度が低いと判断した。   In the case of evaluations “A” to “C”, it was judged that sufficient yield strength was obtained. In the case of evaluation “x”, it was judged that the yield strength was low.

[疲労強度評価]
各熱鍛模擬品のR/2部から、JIS 14A号試験片を採取した。採取された試験片を用いて、大気中の室温(25℃)において、正弦波で位相0(MPa)の両振り疲労試験を実施した。繰り返し数10回で破断しない最大の応力を疲労強度(MPa)とした。周波数は15Hzとした。
[Fatigue strength evaluation]
A JIS No. 14A test piece was collected from R / 2 part of each thermal forging simulated product. Using the collected specimens, a double-sided fatigue test with a sine wave at phase 0 (MPa) was performed at room temperature (25 ° C.) in the atmosphere. The maximum stress that did not break at a repetition number of 10 7 times was defined as fatigue strength (MPa). The frequency was 15 Hz.

疲労強度が500〜451MPaの場合を評価「S」、450〜401MPaの場合を評価「A」、400〜351MPaの場合を評価「B」、350〜301MPaの場合を評価「C」とした。疲労強度が300MPa以下の場合を評価「×」とした。   The case where the fatigue strength was 500 to 451 MPa was evaluated as “S”, the case where 450 to 401 MPa was evaluated as “A”, the case where 400 to 351 MPa was evaluated as “B”, and the case where 350 to 301 MPa was evaluated as “C”. The case where the fatigue strength was 300 MPa or less was evaluated as “x”.

評価「S」、「A」〜「C」の場合、十分な疲労強度が得られたと判断した。評価「×」の場合、疲労強度が低いと判断した。   In the case of evaluations “S” and “A” to “C”, it was judged that sufficient fatigue strength was obtained. In the case of evaluation “x”, it was judged that the fatigue strength was low.

[被削性評価]
試験番号ごとに5つの熱鍛模擬品を準備した。準備した5つの熱鍛模擬品に対して任意の位置にドリル穴あけ加工を行い、計50穴のドリル穴あけ加工した際の工具摩耗量を測定した。ドリル径を10mm、主軸の回転速度を1000回/minとした。
[Machinability evaluation]
Five heat-forged simulated products were prepared for each test number. Drill drilling was performed at an arbitrary position on the prepared five thermal forging simulated products, and the amount of tool wear when a total of 50 holes were drilled was measured. The drill diameter was 10 mm, and the rotation speed of the main shaft was 1000 times / min.

工具摩耗量が0〜10μmの場合を評価「S」、11〜30μmの場合を評価「A」、31〜50μmの場合を評価「B」、51μm〜70μmの場合を評価「C」とした。工具摩耗量が71μm以上の場合を評価「×」とした。   The case where the tool wear amount was 0 to 10 μm was evaluated as “S”, the case where 11 to 30 μm was evaluated as “A”, the case where 31 to 50 μm was evaluated as “B”, and the case where 51 to 70 μm was evaluated as “C”. The case where the amount of tool wear was 71 μm or more was evaluated as “x”.

評価「S」、「A」〜「C」の場合、十分な被削性が得られたと判断した。評価「×」の場合、被削性が低いと判断した。   In the case of evaluations “S” and “A” to “C”, it was determined that sufficient machinability was obtained. In the case of evaluation “x”, it was judged that the machinability was low.

[評価結果]
評価結果を表2に示す。表2を参照して、試験番号E−1〜E−45の化学組成は適切であり、fn1も式(1)を満たした。さらに、過熱度ΔT及び鋳込み速度Vcも適切であった。そのため、粗大TiNの数密度は0.3〜4.0個/mm2の範囲内であった。その結果、ベイナイトの面積率が0〜30%であるものの、優れたクラッキング性が得られた。さらに、降伏強度YS、疲労強度、被削性、熱間加工性も良好であった。
[Evaluation results]
The evaluation results are shown in Table 2. Referring to Table 2, the chemical compositions of test numbers E-1 to E-45 were appropriate, and fn1 also satisfied the formula (1). Furthermore, the degree of superheat ΔT and the casting speed Vc were also appropriate. Therefore, the number density of coarse TiN was in the range of 0.3 to 4.0 pieces / mm 2. As a result, an excellent cracking property was obtained although the area ratio of bainite was 0 to 30%. Furthermore, the yield strength YS, fatigue strength, machinability, and hot workability were also good.

一方、試験番号C−1のV含有量は高すぎた。そのため、強度が高すぎて被削性が低かった。   On the other hand, the V content of test number C-1 was too high. Therefore, the strength was too high and the machinability was low.

試験番号C−2のV含有量は低すぎた。そのため、疲労強度が低かった。   The V content of test number C-2 was too low. Therefore, the fatigue strength was low.

試験番号C−3のTi含有量は高すぎた。そのため、熱間加工性が低かった。   The Ti content of test number C-3 was too high. Therefore, hot workability was low.

試験番号C−4のTi含有量は低すぎた。そのため、疲労強度が低かった。さらに、過熱度ΔTが小さすぎた。そのため、粗大TiNの数密度が低かった。その結果、ベイナイトを含有する鋼材におけるクラッキング性が低かった。   The Ti content of test number C-4 was too low. Therefore, the fatigue strength was low. Furthermore, the degree of superheat ΔT was too small. Therefore, the number density of coarse TiN was low. As a result, the cracking property in the steel material containing bainite was low.

試験番号C−5のN含有量は高すぎた。そのため、熱間加工性が低かった。   The N content of test number C-5 was too high. Therefore, hot workability was low.

試験番号C−6のN含有量は低く、粗大TiNの数密度が低かった。そのため、ベイナイトを含有する鋼材におけるクラッキング性が低かった。   The N content of test number C-6 was low, and the number density of coarse TiN was low. Therefore, the cracking property in the steel material containing bainite was low.

試験番号C−7では、fn1が高すぎた。そのため、被削性が低かった。   In test number C-7, fn1 was too high. Therefore, machinability was low.

試験番号C−8では、fn1が低すぎた。そのため、降伏強度が低かった。   In test number C-8, fn1 was too low. Therefore, the yield strength was low.

試験番号C−9では、化学組成が適切であり、式(1)を満たしたものの、過熱度ΔTが大きすぎた。そのため、粗大TiNの数密度が高すぎた。その結果、熱間加工性が低かった。   In test number C-9, the chemical composition was appropriate and the formula (1) was satisfied, but the degree of superheat ΔT was too large. Therefore, the number density of coarse TiN was too high. As a result, the hot workability was low.

試験番号C−10では、化学組成は適切であり、式(1)を満たしたものの、過熱度ΔTが小さすぎた。そのため、粗大TiNの数密度が低すぎた。その結果、ベイナイトを含有する鋼材におけるクラッキング性が低かった。   In test number C-10, the chemical composition was appropriate, and although the formula (1) was satisfied, the degree of superheat ΔT was too small. Therefore, the number density of coarse TiN was too low. As a result, the cracking property in the steel material containing bainite was low.

試験番号C−11の化学組成は、特許文献1の実施例11に相当した。試験番号C−11では、C含有量及びMn含有量が低すぎた。そのため、疲労強度が低かった。さらに、N含有量が高すぎた。そのため、熱間加工性が低かった。さらに、過熱度ΔTが小さすぎた。そのため、粗大TiNの数密度が低すぎた。その結果、ベイナイトを含有する鋼材におけるクラッキング性が低かった。   The chemical composition of test number C-11 corresponded to Example 11 of Patent Document 1. In test number C-11, the C content and the Mn content were too low. Therefore, the fatigue strength was low. Furthermore, the N content was too high. Therefore, hot workability was low. Furthermore, the degree of superheat ΔT was too small. Therefore, the number density of coarse TiN was too low. As a result, the cracking property in the steel material containing bainite was low.

試験番号C−12では、化学組成は適切であり、式(1)を満たしたものの、鋳込速度Vcが低すぎた。そのため、粗大TiNの数密度が高すぎた。その結果、熱間加工性が低かった。   In test number C-12, the chemical composition was appropriate, and although the formula (1) was satisfied, the casting speed Vc was too low. Therefore, the number density of coarse TiN was too high. As a result, the hot workability was low.

試験番号C−13では、化学組成は適切であり、式(1)を満たしたものの、鋳込速度Vcが高すぎた。そのため、粗大TiNの数密度が低すぎた。その結果、ベイナイトを含有する鋼材におけるクラッキング性が低かった。   In test number C-13, the chemical composition was appropriate, and although the formula (1) was satisfied, the casting speed Vc was too high. Therefore, the number density of coarse TiN was too low. As a result, the cracking property in the steel material containing bainite was low.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

Claims (3)

質量%で、
C:0.39〜0.55%、
Si:0.10〜1.00%、
Mn:0.50〜1.50%、
P:0.010〜0.100%、
S:0.040〜0.130%、
Cr:0.05〜0.50%、
V:0.05〜0.40%、
Ti:0.15〜0.25%、
Al:0.005〜0.050%、
N:0.002〜0.020%、
Cu:0〜0.40%、
Ni:0〜0.30%、
Mo:0〜0.10%、
Pb:0〜0.30%、
Te:0〜0.3000%、
Ca:0〜0.0100%、及び、
Bi:0〜0.3000%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有し、
鋼中の20μm以上の円相当径を有するTiNの数密度が0.3〜4.0個/mmである、非調質棒鋼。
0.60≦C+0.2Mn+0.25Cr+0.75V+0.81Mo≦1.00 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
% By mass
C: 0.39 to 0.55%,
Si: 0.10 to 1.00%,
Mn: 0.50 to 1.50%,
P: 0.010-0.100%
S: 0.040 to 0.130%,
Cr: 0.05 to 0.50%,
V: 0.05 to 0.40%,
Ti: 0.15-0.25%,
Al: 0.005 to 0.050%,
N: 0.002 to 0.020%,
Cu: 0 to 0.40%,
Ni: 0 to 0.30%,
Mo: 0 to 0.10%,
Pb: 0 to 0.30%,
Te: 0 to 0.3000%,
Ca: 0 to 0.0100%, and
Bi: 0 to 0.3000% is contained, the balance is Fe and impurities, and has a chemical composition satisfying the formula (1),
A non-heat treated steel bar in which the number density of TiN having an equivalent circle diameter of 20 μm or more in the steel is 0.3 to 4.0 pieces / mm 2 .
0.60 ≦ C + 0.2Mn + 0.25Cr + 0.75V + 0.81Mo ≦ 1.00 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in the formula (1).
請求項1に記載の非調質棒鋼であって、
前記化学組成は、
Cu:0.01〜0.40%、
Ni:0.01〜0.30%、及び、
Mo:0.01〜0.10%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、非調質棒鋼。
The non-heat treated steel bar according to claim 1,
The chemical composition is
Cu: 0.01-0.40%,
Ni: 0.01 to 0.30%, and
Mo: Non-tempered steel bar containing one or more selected from the group consisting of 0.01 to 0.10%.
請求項1又は請求項2に記載の非調質棒鋼であって、
前記化学組成は、
Pb:0.05〜0.30%、
Te:0.0003〜0.3000%、
Ca:0.0003〜0.0100%、及び、
Bi:0.0003〜0.3000%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、非調質棒鋼。
The non-heat treated steel bar according to claim 1 or claim 2,
The chemical composition is
Pb: 0.05 to 0.30%,
Te: 0.0003 to 0.3000%,
Ca: 0.0003 to 0.0100%, and
Bi: Non-tempered steel bar containing one or more selected from the group consisting of 0.0003 to 0.3000%.
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